JP5569501B2 - シフトバイワイヤシステム - Google Patents

Description

本発明は自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムに関する。

従来、車両制御の分野において、車両状態を変化させるアクチュエータを車両の運転者の指令によってバイワイヤ制御回路により電気制御するバイワイヤシステムが実用化されている。例えば、運転者の指令によって車両の自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが知られている。シフトバイワイヤシステムでは、電動のアクチュエータを回転させて自動変速機の変速機構部を駆動することによりシフトレンジを切り替える。変速機構部は、アクチュエータにより回転駆動されるディテントプレート、当該ディテントプレートに連動可能に設けられ自動変速機のシフトレンジをディテントプレートの回転位置に対応するレンジに設定するマニュアルバルブ、および、ディテントプレートに形成された凹部に嵌り込むことでディテントプレートの回転を規制することにより自動変速機のシフトレンジを所定のレンジに保持可能な規制部を有するディテントスプリング等を備えている。ここで用いられるアクチュエータは、高速で回転するモータ部、および、当該モータ部の回転を減速して出力軸から出力する減速部を有している。また、モータ部としてＳＲモータ等のブラシレスモータを採用する場合、アクチュエータには、モータ部の回転角の変化分に応じたパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダが設けられることが一般的である。このエンコーダからのパルス信号に基づきモータ部の回転状態を検出し、検出した回転状態をフィードバックすることにより、モータ部の最適な回転駆動制御が可能となる。

特開２００９−１６２３０９号公報

特許文献１には、アクチュエータの出力軸の回転角を検出する出力角検出手段を備え、当該出力角検出手段からの信号に基づき、自動変速機の実際のレンジである実レンジを判定するシフトバイワイヤシステムが開示されている。このシフトバイワイヤシステムでは、モータ部の回転駆動中、すなわち、シフトレンジの切り替え中のレンジ判定範囲を、モータ部の停止中のレンジ判定範囲よりも大きく設定することにより、実レンジの誤判定を抑制しようとしている。しかしながら、特許文献１のシフトバイワイヤシステムでは、モータ部が回転駆動しているときにおいても実レンジを判定する構成のため、検出ばらつきにより、実レンジを誤判定するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、実レンジの誤判定を抑制可能なシフトバイワイヤシステムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車両の運転者により操作されるシフト選択手段からの信号に応じてレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムであって、モータ部とマニュアルシャフトとディテントプレートとディテントスプリングと目標レンジ決定手段とレンジ切替手段と回転位置検出手段とレンジ判定手段と判定禁止手段とを備えている。マニュアルシャフトは、モータ部の回転が出力される出力軸に接続される。ディテントプレートは、複数の凹部を有し、マニュアルシャフトと一体に設けられることでモータ部により回転駆動される。ディテントスプリングは、規制部を有し、規制部をディテントプレートの凹部の凹み方向へ付勢し、規制部がディテントプレートの複数の凹部のいずれかに嵌り込むことでディテントプレートの回転を規制することによりレンジを所定のレンジに保持可能である。目標レンジ決定手段は、シフト選択手段からの信号に基づき目標レンジを決定する。レンジ切替手段は、目標レンジ決定手段により決定した目標レンジとなるようレンジを切り替える。回転位置検出手段は、マニュアルシャフトの回転位置を直接または間接的に検出する。レンジ判定手段は、回転位置検出手段により検出したマニュアルシャフトの回転位置に基づき、実際のレンジである実レンジを判定する。判定禁止手段は、レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、所定の期間であるレンジ判定禁止時間が経過するまで、レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止する。
上記構成により、本発明では、例えばモータ部の回転駆動中にレンジ判定手段によって実レンジが判定されるといった事態を抑制することができる。したがって、レンジ判定手段による実レンジの誤判定を抑制することができる。

また、請求項１に記載の発明では、判定禁止手段は、レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達するまで、レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止する。すなわち、本発明では、前記レンジ判定禁止時間は、「レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達するまでの期間」である。
上記構成により、本発明では、モータ部によるディテントプレートの回転駆動が停止した後、レンジ判定手段により実レンジが判定される。そのため、ディテントプレートの凹部の中心（最深部）とディテントスプリングの規制部の中心との距離が近い状態のときにレンジ判定手段により実レンジが判定される。よって、レンジ判定手段による実レンジの誤判定をより抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、判定禁止手段は、レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達後、所定の期間である待機時間がさらに経過するまで、レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止する。すなわち、本発明では、前記レンジ判定禁止時間は、「レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達するまでの期間」と前記待機時間との和である。
上述のように、本発明では、ディテントスプリングが規制部をディテントプレートの凹部の凹み方向へ付勢している。そのため、例えば、ディテントプレートを回転駆動するモータ部が停止（モータ部への通電をオフ）したとき、規制部が凹部の中心（最深部）に位置していない場合、規制部がディテントスプリングにより凹部の凹み方向へ付勢されることでディテントプレートが回転し、規制部が凹部の中心に相対移動する。これにより、規制部が凹部の中心に一致するようディテントプレートが揺動回転する。その結果、規制部の中心と凹部の中心とが略一致し、自動変速機のシフトレンジが所定のレンジに設定される。以下、ディテントプレートに対する規制部の相対的な位置に関し、上述の「規制部がディテントスプリングにより凹部の凹み方向へ付勢されることでディテントプレートが回転」する範囲を「吸い込み範囲」とよぶ。

本発明は、請求項１に記載の発明のより具体的な構成を示すものである。上記構成により、本発明では、モータ部によるディテントプレートの回転駆動が停止（モータ部への通電をオフ）した後、さらに待機時間が経過した後でレンジ判定手段により実レンジが判定される。例えば規制部が吸い込み範囲内に位置するときにモータ部の回転駆動が停止した場合、規制部が凹部の中心に一致するようディテントプレートが揺動回転し、待機時間の経過後は、規制部の中心と凹部の中心とは略一致した状態になっていると考えられる。本発明では、このとき（待機時間経過後、規制部の中心と凹部の中心とが略一致した状態のとき）、レンジ判定手段により実レンジが判定される。よって、レンジ判定手段による実レンジの誤判定をさらに抑制することができる。

本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを含む車両制御システムを示す概略図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムのアクチュエータを示す断面図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムの変速機構部およびその近傍を示す図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムのディテントプレートおよびその近傍を示す図。 本発明の第１実施形態のシフトバイワイヤシステムによる実レンジの判定処理を示すフロー図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムのディテントプレートの一部を示す部分拡大図。 本発明の第２実施形態のシフトバイワイヤシステムによる実レンジの判定処理を示すフロー図。 本発明の第２実施形態によるシフトバイワイヤシステムのディテントプレートの一部を示す部分拡大図。

以下、本発明の複数の実施形態によるシフトバイワイヤシステムを図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。また、以下の説明では、電子制御ユニットを「ＥＣＵ」と略記する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステム３を含む車両制御システム１を示している。例えば四輪の車両に搭載される車両制御システム１は、自動変速機制御システム２、シフトバイワイヤシステム３、エンジン制御システム４および統合ＥＣＵ１０などから構成されている。

自動変速機制御システム２、シフトバイワイヤシステム３およびエンジン制御システム４は、それぞれＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４を有している。ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４は、いずれも演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ、ならびに、入出力手段等を有する小型のコンピュータである。ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４は、それぞれ車内のＬＡＮ回線１７を経由して電気的または光学的に相互に接続されている。また、ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３、ＥＣ−ＥＣＵ１４および統合ＥＣＵ１０は、車両の電源であるバッテリ１８に電気的に接続されており、このバッテリ１８から供給された電力によって作動する。統合ＥＣＵ１０は、上述のＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４と共同して車両制御システム１全体を制御する。

自動変速機制御システム２は、車両の自動変速機２０を油圧により駆動する。自動変速機制御システム２は、自動変速機２０のシフトレンジおよび変速段を切り替える油圧回路２１を備えている。本実施形態では、自動変速機２０には、走行レンジとして前進用のレンジであるＤレンジおよび後進用のレンジであるＲレンジと、非走行レンジとして駐車用のレンジであるＰレンジおよび中立のレンジであるＮレンジとが設定されている。油圧回路２１には、棒状のマニュアルバルブ２２が設けられている。マニュアルバルブ２２は、軸方向へ移動することにより、油圧回路２１を切り替える。マニュアルバルブ２２が油圧回路２１を切り替えることにより、自動変速機２０は上記のシフトレンジのいずれかに設定される。自動変速機２０は、いずれかのシフトレンジで締結する複数の摩擦係合要素を備えている。油圧回路２１に設置されている複数の電磁弁２３は、対応する摩擦係合要素を油圧により駆動する。これにより、各摩擦係合要素は、電磁弁２３から供給される油圧によって締結または解放される。

ＡＴ−ＥＣＵ１２は、油圧回路２１の電磁弁２３などの電気要素に電気的に接続されている。これにより、ＡＴ−ＥＣＵ１２は、各電磁弁２３からの出力油圧を電気的に制御する。ＡＴ−ＥＣＵ１２によって電磁弁２３からの出力油圧を制御することにより、自動変速機２０の各摩擦係合要素は締結または解放される。また、本実施形態の場合、ＡＴ−ＥＣＵ１２は、例えば自動変速機２０の出力軸の回転数などから車両の速度を検出する車速センサ２４と電気的に接続している。ＡＴ−ＥＣＵ１２は、車速センサ２４から出力された検出信号を受信して車速を検出し、各電磁弁２３を制御する。

シフトバイワイヤシステム３は、自動変速機制御システム２のマニュアルバルブ２２、および、パーキングロック機構７０（図３参照）を駆動するアクチュエータ３０、および、変速機構部５０等を備えている。なお、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトバイワイヤシステム３を構成する要素の１つである。電磁駆動式のアクチュエータ３０は、モータ部３２、エンコーダ３４および減速部３３などを有している。

ここで、アクチュエータ３０について説明する。本実施形態では、モータ部３２は、スイッチトリラクタンス（ＳＲ）モータであり、永久磁石を用いることなく駆動力を発生するブラシレスモータである。図２に示すように、モータ部３２は、回転方向に配列された複数のコイル３６が嵌合されているステータ３５を有している。また、モータ部３２は、ステータ３５の内側にロータ３７を有している。ロータ３７は、中心部に軸部材３８を有し、アクチュエータ３０のハウジング３１に回転可能に支持されている。
ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２の複数のコイル３６に所定のタイミングで順次通電し、ロータ３７および軸部材３８を回転させる。

本実施形態では、エンコーダ３４は、アクチュエータ３０のハウジング３１内に設けられている。エンコーダ３４は、ロータ３７と一体に回転する磁石、および、ハウジング３１に固定された基板に実装され、磁石と対向配置されて磁石における磁束発生部の通過を検出する、磁気検出用のホールＩＣ等により構成されている。エンコーダ３４は、モータ部３２（ロータ３７）の回転角の変化分に応じてパルス信号を出力する。

上述のように、本実施形態でのエンコーダ３４は、モータ部３２の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダである。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４から出力されたパルス信号に応じてカウント用の値（パルス信号カウント値）を減少（カウントダウン）または増大（カウントアップ）させる。これにより、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２（ロータ３７）の回転状態を検出可能である。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４によってモータ部３２の回転状態を検出することにより、モータ部３２を脱調させることなく高速回転させることができる。なお、車両電源のオン毎（シフトバイワイヤシステム３の起動毎）に、モータ部３２の励磁通電相学習（エンコーダ３４から出力されたパルス信号に応じたカウント値と通電相の同期）のための初期駆動制御が行われる。この初期駆動制御により、アクチュエータ３０の回転を適切に制御できるようになる。

減速部３３は、モータ部３２（軸部材３８）の回転運動を減速して出力軸３９から出力し、変速機構部５０に伝達する。変速機構部５０は、減速部３３から出力された回転駆動力をマニュアルバルブ２２、および、パーキングロック機構７０へ伝達する。
変速機構部５０は、図３に示すようにマニュアルシャフト５１、ディテントプレート５２、ディテントスプリング５５およびマニュアルバルブ２２などを有している。マニュアルシャフト５１は、アクチュエータ３０の減速部３３の出力軸３９とスプライン結合により接続される。これにより、マニュアルシャフト５１は、モータ部３２の回転駆動力によって回転駆動される。

ディテントプレート５２は、マニュアルシャフト５１から径方向外側に延びてマニュアルシャフト５１と一体に構成されている。これにより、ディテントプレート５２は、マニュアルシャフト５１と一体にアクチュエータ３０によって回転駆動される。ディテントプレート５２には、マニュアルシャフト５１と平行に突出するピン５４が設置されている。ピン５４は、マニュアルバルブ２２と接続している。その結果、ディテントプレート５２がマニュアルシャフト５１とともに回転することにより、マニュアルバルブ２２は軸方向へ往復移動する。すなわち、変速機構部５０において、アクチュエータ３０の回転駆動力は、直線運動に変換されてマニュアルバルブ２２に伝達される。

ディテントプレート５２は、図４に示すように、マニュアルシャフト５１の径方向外側に凹部６１、凹部６２、凹部６３、凹部６４を有している。凹部６１は、ディテントプレート５２の回転方向の一方側に形成されている。凹部６４は、ディテントプレート５２の回転方向の他方側に形成されている。凹部６２および凹部６３は、凹部６１と凹部６４との間に形成されている。ここで、凹部６１〜６４は、それぞれ、特許請求の範囲における「凹部」に対応している。

本実施形態では、凹部６１は、自動変速機２０のシフトレンジである「Ｐレンジ」に対応して形成されている。凹部６２は、「Ｒレンジ」に対応して形成されている。凹部６３は、「Ｎレンジ」に対応して形成されている。凹部６４は、「Ｄレンジ」に対応して形成されている。

ディテントスプリング５５は、弾性変形可能な長い板状に形成されており、先端に規制部としてのディテントローラ５３を有している。ディテントスプリング５５は、ディテントローラ５３をディテントプレート５２の中心（マニュアルシャフト５１）方向、すなわち凹部６１〜６４の凹み方向へ付勢している。マニュアルシャフト５１を経由してディテントプレート５２に回転方向の所定の力が加わると、ディテントローラ５３は、各凹部６１〜６４間に形成される凸部を乗り越えて隣接する他の凹部６１〜６４へ移動する。その結果、アクチュエータ３０によってマニュアルシャフト５１を回転させることにより、マニュアルバルブ２２の軸方向の位置、および、パーキングロック機構７０の状態が変化し、自動変速機２０のシフトレンジが変更される。なお、ディテントローラ５３が各凹部６１〜６４間の凸部を乗り越えるとき、ディテントスプリング５５は撓むようにして弾性変形する。また、このとき、ディテントローラ５３は、回転しながら各凹部６１〜６４および凸部を移動する。

ディテントローラ５３が凹部６１、凹部６２、凹部６３、凹部６４のいずれかに嵌り込むことでディテントプレート５２の回転を規制することにより、マニュアルバルブ２２の軸方向の位置、および、パーキングロック機構７０の状態が決定される。これにより、自動変速機２０のシフトレンジが設定（保持）される。
本実施形態では、図４に示すように、シフトレンジが「Ｐレンジ」側から「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」および「Ｄレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の出力軸３９が回転する方向を、正回転方向と定義している。一方、シフトレンジが「Ｄレンジ」側から「Ｎレンジ」、「Ｒレンジ」および「Ｐレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の出力軸３９が回転する方向を、逆回転方向と定義している。

図３は、シフトレンジが「Ｄレンジ」であるとき、すなわち、「Ｐレンジ」以外のレンジであるときのパーキングロック機構７０の状態を示している。この状態では、パーキングギア７４は、パーキングロックポール７３によってロックされていない。そのため、車両の車輪の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ３０の出力軸３９が逆回転方向に回転すると、ディテントプレート５２を介してロッド７１が図３に示す矢印Ｘの方向に押され、ロッド７１の先端に設けられたテーパ部７２がパーキングロックポール７３を図３に示す矢印Ｙの方向に押し上げる。これにより、パーキングロックポール７３がパーキングギア７４に噛み合い、パーキングギア７４がロックされる。その結果、車輪の回転が規制された状態となる。このとき、ディテントスプリング５５のディテントローラ５３はディテントプレート５２の凹部６１に嵌り込んだ状態（ディテントローラ５３が凹部６１の中心に位置する状態。図４参照）であり、自動変速機２０の実際のレンジ（以下、「実レンジ」という。）は「Ｐレンジ」である。

上述のように、本実施形態では、ディテントスプリング５５がディテントローラ５３をディテントプレート５２の凹部６１〜６４の凹み方向へ付勢している。そのため、例えば、ディテントプレート５２を回転駆動するモータ部３２が停止（モータ部３２、すなわち全てのコイル３６への通電をオフ）したとき、ディテントローラ５３が凹部６１〜６４の中心（最深部）に位置していない場合、ディテントローラ５３がディテントスプリング５５により凹部６１〜６４の凹み方向へ付勢されることでディテントプレート５２が回転し、ディテントローラ５３が凹部６１〜６４の中心に相対移動する。これにより、ディテントローラ５３が凹部６１〜６４の中心に一致するようディテントプレート５２が揺動回転する。その結果、所定の期間の経過後はディテントローラ５３の中心と凹部６１〜６４の中心とが略一致し、自動変速機２０のシフトレンジが所定のレンジに設定される。ここで、ディテントプレート５２に対するディテントローラ５３の相対的な位置に関し、上述の「ディテントローラ５３がディテントスプリング５５により凹部６１〜６４の凹み方向へ付勢されることでディテントプレート５２が回転」する範囲を「吸い込み範囲」とよぶ。

本実施形態では、上記構成により、モータ部３２によってディテントプレート５２が回転駆動されることでシフトレンジが目標レンジに切り替わった直後、ディテントプレート５２が暫く回転方向（正回転方向および逆回転方向）に揺動する。図４では、シフトレンジが「Ｐレンジ」に切り替わった直後のディテントプレート５２、ディテントスプリング５５およびディテントローラ５３の状態を実線で示しており、ディテントプレート５２が揺動しているときの各部材の状態を破線で示している。ディテントプレート５２が揺動する時間（シフトレンジが目標レンジに切り替わった直後、ディテントプレート５２が揺動し始めてから揺動が停止するまでの時間）の長さは、変速機構部５０の部品公差、互いに接続する部材同士のあそびの量、モータ部３２の制御精度、および、環境温度等の環境条件等により変動する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０のモータ部３２およびエンコーダ３４、ならびに、シフト選択手段としてのレンジセレクタ４５のセレクタセンサ４６等に電気的に接続している。
セレクタセンサ４６は、車両の運転者がレンジセレクタ４５を操作することにより指令したレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。セレクタセンサ４６は、検出した信号をＳＢＷ−ＥＣＵ１３へ出力する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、セレクタセンサ４６から出力された指令レンジに関する信号に基づき、目標レンジを決定する。より具体的には、本実施形態では、セレクタセンサ４６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサ２４の信号等に基づき目標レンジを決定する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「目標レンジ決定手段」として機能する。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、自動変速機２０のシフトレンジが、目標レンジ決定手段により決定された目標レンジとなるようアクチュエータ３０の回転を制御する。これにより、自動変速機２０の実レンジが、運転者の意図するレンジに切り替わる。

上述のように、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、通常、エンコーダ３４からのパルス信号に基づきステータ３５に対するロータ３７の回転位置を検出しつつモータ部３２の通電相を順次切り替えることでロータ３７を目標回転位置まで回転駆動する。すなわち、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、ロータ３７（モータ部３２）の回転状態をフィードバックしながらモータ部３２を回転駆動することでシフトレンジを目標レンジに切り替える。以下、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による上記制御を「フィードバック駆動制御」という。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「レンジ切替手段」として機能する。

本実施形態のエンコーダ３４は、インクリメンタル型のエンコーダのため、モータ部３２の相対的な回転位置（ステータ３５に対するロータ３７の相対的な回転位置）しか検出することができない。そのため、アクチュエータ３０を回転させることでシフトレンジを所望のレンジに切り替えるにあたっては、アクチュエータ３０の出力軸３９に接続されるマニュアルシャフト５１の絶対的な回転位置に対応する基準位置を学習しておく必要がある。アクチュエータ３０の基準位置を学習した後は、学習した基準位置と所定回転量（制御定数）とに基づき各シフトレンジに対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、ディテントプレート５２の回転可能範囲の端部（ＰレンジまたはＤレンジ）に対応するアクチュエータ３０の基準位置を学習する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４からのパルス信号に基づき、マニュアルシャフト５１の回転位置を間接的に検出可能である。すなわち、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびエンコーダ３４は、特許請求の範囲における「回転位置検出手段」として機能する。

また、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、基準位置を学習した後においては、当該基準位置とエンコーダ３４からのパルス信号とに基づき、そのときの実レンジを間接的に判定することができる。より具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、例えば、基準位置からのパルス信号カウント値（量）と実レンジとの対応関係を表すマップをＲＯＭに記憶している。そして、当該マップと基準位置とエンコーダ３４からのパルス信号とに基づき、そのときの実レンジを判定する。すなわち、図４に示す各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）のそれぞれの範囲（レンジ判定範囲）内にディテントローラ５３の中心が位置するか否か、つまり、マニュアルシャフト５１（ディテントプレート５２）の回転位置が各レンジ判定範囲内にあるか否かによって、実レンジを判定する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「レンジ判定手段」として機能する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、判定した実レンジに関する信号をＥＣ−ＥＣＵ１４に出力する。また、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、判定した実レンジの情報を、統合ＥＣＵ１０を経由して、車両の運転席前方に設けられた表示装置４７に表示する。これにより、運転者は、その時点の実レンジを視認することができる。

ＥＣ−ＥＣＵ１４は、車両の内燃機関（以下、「エンジン」という。）４０のスロットル４１、インジェクタ４２、および、アクセルペダル４３のアクセルセンサ４４に電気的に接続している。スロットル４１は、エンジン４０の吸気通路を流れる吸気の流量を調整する。インジェクタ４２は、エンジン４０の吸気通路または各気筒へ噴射する燃料の量を調整する。アクセルセンサ４４は、車両の運転者によるアクセルペダル４３の操作量を検出し、検出した信号をＥＣ−ＥＣＵ１４に出力する。このような構成により、ＥＣ−ＥＣＵ１４は、車両の運転者によってアクセルペダル４３が操作されると、その操作、および、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３からの実レンジに関する信号に基づいてスロットル４１およびインジェクタ４２などを電気的に制御する。その結果、ＥＣ−ＥＣＵ１４は、エンジン４０の回転数および出力トルクを調整する。

ところで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３がフィードバック駆動制御を行っているとき、例えば、エンコーダ３４からのパルス信号が何らかの原因で一時的に欠けたり、エンコーダ３４の信号線に重畳したノイズが正規のパルス信号と誤認されたり、脱調が生じたりすると、通電相とロータ３７の回転位相との同期が取れなくなり、ロータ３７を正常に回転駆動できなくなる。これにより、ロータ３７の回転が停止したり、逆回転したりするおそれがある。そこで、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２への通電状態、および、エンコーダ３４からのパルス信号を常時監視し、上述のようなパルス信号に関する異常を検出すると、エンコーダ３４が異常な状態であると判定する（エンコーダ３４の異常を検出する）。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４が異常な状態であると判定すると、エンコーダ３４に関する異常フラグの値を０から１に変更し、ＲＡＭに記憶する。

本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジを切り替えるためにモータ部３２を回転駆動している期間、すなわち、モータ部３２のロータ３７が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、ロータ３７が目標回転位置に到達するまでの期間、実レンジの判定を禁止する。具体的には、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２を回転駆動している期間、実レンジを判定しない。そのため、モータ部３２が回転駆動している期間、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３が実レンジに関する判定結果をＥＣ−ＥＣＵ１４に出力することはなく、表示装置４７の実レンジの表示が別のレンジの表示に変更されることはない。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「判定禁止手段」として機能する。また、「モータ部３２のロータ３７が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、ロータ３７が目標回転位置に到達するまでの期間」は、特許請求の範囲における「レンジ判定禁止時間」に対応する。

次に、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による実レンジの判定処理について、図５に基づき説明する。
図５は、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３が実行する実レンジの判定処理について、一連の処理フロー（Ｓ１００）を示す図である。当該処理フローＳ１００は、例えば車両電源がオンになったことをきっかけとして開始される。

Ｓ１０１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、初期学習が完了しているか否かを判定する。具体的には、上述した初期学習としての「モータ部３２の励磁通電相学習」および「基準位置の学習」が完了しているか否かを判定する。初期学習は完了していると判定した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理はＳ１０２へ移行する。一方、初期学習は完了していないと判定した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、処理はＳ１０５へ移行する。

Ｓ１０２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替え中であるか否かを判定する。具体的には、例えば、モータ部３２への通電状態、および、目標レンジと実レンジとの異同等に基づき、シフトレンジの切り替え中であるか否かを判定する。シフトレンジの切り替え中であると判定した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、処理はＳ１０６へ移行する。一方、シフトレンジの切り替え中でないと判定した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、処理はＳ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４に関する異常フラグの値を確認する。エンコーダ３４に関する異常フラグの値が１であった場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、処理はＳ１０８へ移行する。一方、エンコーダ３４に関する異常フラグの値が０であった場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、処理はＳ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの判定を許可し、そのときのシフトレンジ（実レンジ）を判定する。具体的には、マニュアルシャフト５１（ディテントプレート５２）の回転位置が、各シフトレンジに対応する範囲（レンジ判定範囲）内のいずれにあるかによって、実レンジを判定する。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、判定した実レンジに関する信号をＥＣ−ＥＣＵ１４および統合ＥＣＵ１０に出力する。その後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を抜ける。このとき、車両電源がオンのままであれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を再び開始する。

Ｓ１０５では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、初期学習に関し、「学習前」であると判定する。その後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を抜ける。このとき、車両電源がオンのままであれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を再び開始する。

Ｓ１０６では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２が目標回転位置に到達したか否かを判定する。モータ部３２は目標回転位置に到達したと判定した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、処理はＳ１０３へ移行する。一方、モータ部３２は目標回転位置に到達していないと判定した場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、処理はＳ１０７へ移行する。

Ｓ１０７では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替えに関し、「切り替え中」であると判定する。その後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を抜ける。このとき、車両電源がオンのままであれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を再び開始する。

Ｓ１０８では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４の状態に関し、「異常」であると判定する。その後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を抜ける。このとき、車両電源がオンのままであれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を再び開始する。

以上のように、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替え中でないときに限り、シフトレンジ（実レンジ）の判定を許可する。すなわち、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替え中（モータ部３２が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部３２が目標回転位置に到達するまでの期間であるレンジ判定禁止時間中）は、実レンジの判定を禁止する。

なお、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０７、Ｓ１０８の後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、図５に示す一連の処理Ｓ１００を抜け、このとき、車両電源がオンのままであれば、処理Ｓ１００を再び開始する。つまり、処理Ｓ１００は、車両電源がオンの間中、繰り返し実行される処理である。

図６では、自動変速機２０のシフトレンジが「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」に切り替わったときのディテントプレート５２およびディテントローラ５３の状態を示している。本実施形態では、モータ部３２による位置決めばらつき範囲は、図６にＡ１で示すとおりの範囲である。当該Ａ１は、目標回転位置（本実施形態ではディテントローラ５３の中心がＲレンジの凹部６２の中心と一致する位置）に対するディテントプレート５２の回転位置の位置決めばらつき範囲であり、変速機構部５０の部品公差、互いに接続する部材同士のあそびの量、および、モータ部３２の制御精度等により大きさが変化する。

本実施形態では、モータ部３２による位置決めばらつき範囲がＡ１のため、例えばモータ部３２が目標回転位置に到達し、全コイル３６への通電をオフすることでモータ部３２の回転駆動を停止した場合、ディテントプレート５２に対するディテントローラ５３の中心の位置は、Ａ１の範囲内であると想定される。なお、図６にＡ２で示す範囲は、シフトレンジが「Ｒレンジ」であると判定されるときのエンコーダ３４のカウント値の範囲（レンジ判定範囲）であり、ディテントローラ５３の中心が凹部６２の中心（最深部）に位置する場合のエンコーダ３４のカウント値のばらつき範囲相当に設定されている。このばらつきは、変速機構部５０の部品公差、互いに接続する部材同士のあそびの量等により大きさが変化する。Ａ２は、ディテントローラ５３の中心が凹部６２の中心（最深部）に位置するときに確実に「Ｒレンジ」であると判定できる範囲に設定されている。

本実施形態では、上述のように、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替え中（モータ部３２が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部３２が目標回転位置に到達するまでの期間。レンジ判定禁止時間。）は実レンジの判定を禁止する。よって、例えばディテントローラ５３が図６に破線で示す位置にあるとき（シフトレンジが「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」に切り替わる途中）にエンコーダ３４のカウント値のばらつきに伴い実レンジが誤判定されることはない。

一方、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切り替え後は実レンジの判定を許可する。本実施形態ではシフトレンジの切り替え後（モータ部３２の回転駆動の停止後）、ディテントローラ５３はＡ１の範囲内に位置しているはずである。よって、シフトレンジの切り替え後、実レンジの判定を行った場合、確実に「Ｒレンジ」であると判定することができる。

本実施形態では、図６に示すように、『機械構成上、シフトレンジを「Ｒレンジ」であると判定してもよい範囲Ａ３（レンジ判定要件）』は、「モータ部３２による位置決めばらつき範囲Ａ１」よりも大きく設定されている。上述のように、本実施形態では、ディテントローラ５３がＡ１の範囲内に位置すると想定されているときに実レンジの判定処理を行うため、実レンジの誤判定を抑制することができる。よって、当該判定処理は、「Ａ３がＡ１より大きく設定されている構成のシフトバイワイヤシステム３」に好適である。
なお、本実施形態では、「Ｒレンジ」以外のレンジに関しても、「Ｒレンジ」と同様、それぞれレンジ判定範囲が設定されている。そして、ディテントプレート５２（マニュアルシャフト５１）の回転位置が各レンジ判定範囲内であるか否かを判定することで、実レンジを判定する。

以上説明したように、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、フィードバック駆動制御によりロータ３７が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、ロータ３７が目標回転位置に到達するまでの期間、すなわち、レンジ判定禁止時間が経過するまで、実レンジの判定を禁止する。本実施形態では、モータ部３２によるディテントプレート５２の回転駆動が停止又は目標回転位置に到達した後、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３により実レンジが判定される。そのため、ディテントプレート５２の凹部６１〜６４の中心（最深部）とディテントスプリング５５のディテントローラ５３の中心との距離が近い状態のときに実レンジが判定される。よって、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による実レンジの誤判定を抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるシフトバイワイヤシステムについて、図７および８に基づき説明する。第２実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同じものの、実レンジの判定処理の仕方が第１実施形態と異なる。

図７は、第２実施形態のＳＢＷ−ＥＣＵ１３が実行する実レンジの判定処理について、一連の処理フロー（Ｓ２００）を示す図である。当該処理フローＳ２００は、第１実施形態の一連の処理フローＳ１００と同様、例えば車両電源がオンになったことをきっかけとして開始される。

図７に示すＳ１０１〜１０５、Ｓ１０７〜１０８は、第１実施形態の一連の処理フローＳ１００のＳ１０１〜１０５、Ｓ１０７〜１０８（図５参照）と実質的に同一のため、説明を省略する。Ｓ２００は、Ｓ１０２とＳ１０３との間にＳ２０１を含む点、Ｓ１０６の判定を含まない点で、Ｓ１００と異なる。

Ｓ２０１は、Ｓ１０２でＳＢＷ−ＥＣＵ１３がシフトレンジの切り替え中でないと判定した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）に実行される。Ｓ２０１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、待機時間が経過したか否かを判定する。ここで、待機時間とは、「ＳＢＷ−ＥＣＵ１３のフィードバック駆動制御によってモータ部３２が目標回転位置に到達し、全コイル３６への通電をオフしたときから、所定の期間が経過するまでの期間」である。なお、待機時間は、ディテントプレート５２が揺動する時間以上の長さに設定されていることが望ましい。待機時間は経過したと判定した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、処理はＳ１０３へ移行する。一方、待機時間は経過していないと判定した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、処理はＳ１０７へ移行する。

本実施形態では、「フィードバック駆動制御によりモータ部３２が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部３２が目標回転位置に到達し、全コイル３６への通電をオフするまでの期間」と前記待機時間との和が、特許請求の範囲における「レンジ判定禁止時間」に対応している。つまり、第２実施形態では、レンジ判定禁止時間が、第１実施形態と比べ、待機時間分長く設定されている。

図８では、自動変速機２０のシフトレンジが「Ｐレンジ」から「Ｒレンジ」に切り替わったときのディテントプレート５２およびディテントローラ５３の状態を示している。ディテントローラ５３が（凹部６２の）吸い込み範囲内に位置するときにモータ部３２の回転駆動が停止し、全コイル３６への通電をオフした場合、ディテントローラ５３が凹部６２の中心に一致するようディテントプレート５２が揺動回転し、待機時間の経過後は、図８に示すように、ディテントローラ５３の中心と凹部６２の中心とは略一致した状態になっていると考えられる。

本実施形態では、図８に示すように、『機械構成上、シフトレンジを「Ｒレンジ」であると判定してもよい範囲Ａ４（レンジ判定要件）』は、「モータ部３２による位置決めばらつき範囲Ａ１」よりも小さく設定されている。上述のように、本実施形態ではディテントローラ５３の中心と凹部６２の中心とが略一致した状態であると想定されているときに実レンジの判定処理を行うため、実レンジの誤判定をより抑制することができる。よって、当該判定処理は、「Ａ４がＡ１より小さく設定されている構成のシフトバイワイヤシステム３」に好適である。
なお、本実施形態では、「Ｒレンジ」以外のレンジに関しても、「Ｒレンジ」と同様、それぞれレンジ判定範囲が設定されている。そして、ディテントプレート５２（マニュアルシャフト５１）の回転位置が各レンジ判定範囲内であるか否かを判定することで、実レンジを判定する。

以上説明したように、本実施形態では、モータ部３２によるディテントプレート５２の回転駆動が停止し、全コイル３６への通電をオフした後、さらに待機時間が経過した後でＳＢＷ−ＥＣＵ１３により実レンジが判定される。例えばディテントローラ５３が吸い込み範囲内に位置するときにモータ部３２の回転駆動が停止した場合、ディテントローラ５３が凹部６１〜６４のいずれかの中心に一致するようディテントプレート５２が揺動回転し、待機時間の経過後は、ディテントローラ５３の中心と凹部６１〜６４のいずれかの中心とは略一致した状態になっていると考えられる。本実施形態では、このとき（待機時間経過後、ディテントローラ５３の中心と凹部６１〜６４のいずれかの中心とが略一致した状態のとき）、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３により実レンジが判定される。よって、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による実レンジの誤判定をより抑制することができる。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、レンジ判定禁止時間を「レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達するまでの期間」に設定する例を示した。また、上述の第２実施形態では、レンジ判定禁止時間を「レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、モータ部が目標回転位置に到達後、所定の期間である待機時間がさらに経過するまでの期間」に設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、レンジ判定禁止時間を、「レンジ切替手段によりモータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、任意の長さの期間が経過するまでの期間」に設定することとしてもよい。また、待機時間は、任意の長さに設定してもよい。

上述の第２実施形態では、『機械構成上、シフトレンジを「所定のレンジ」であると判定してもよい範囲』が、「モータ部による位置決めばらつき範囲」よりも小さく設定されているシフトバイワイヤシステムに、実レンジの判定処理Ｓ２００を適用する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、『機械構成上、シフトレンジを「所定のレンジ」であると判定してもよい範囲』が、「モータ部による位置決めばらつき範囲」よりも大きく設定されているシフトバイワイヤシステムに、実レンジの判定処理Ｓ２００を適用することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、ディテントプレートに４つの凹部（それぞれ、「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」、「Ｄレンジ」に対応）が形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ディテントプレートに２つの凹部（それぞれ、例えば「Ｐレンジ」、「ｎｏｔＰレンジ」に対応）、または、６つの凹部（それぞれ、例えば「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」、「Ｄレンジ」、「２レンジ」、「Ｌレンジ」に対応）、あるいは、任意の数の凹部が形成されることとしてもよい。すなわち、本発明を適用する自動変速機のレンジ数は、４つに限らず、２つ、または、６つ、あるいは、いくつであってもよい。

また、上述の実施形態では、ロータ３７の回転に応じたパルス信号を出力するエンコーダ３４により、マニュアルシャフト５１の回転位置を間接的に検出する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、アクチュエータ３０の出力軸３９の回転位置を検出可能な回転位置検出手段により、マニュアルシャフト５１の回転位置を間接的に検出することとしてもよい。あるいは、マニュアルシャフト５１の軸回りに回転位置検出手段を設け、当該回転位置検出手段によりマニュアルシャフト５１の回転位置を直接検出することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、インクリメンタル型のエンコーダ３４を用いてマニュアルシャフト５１の回転位置を間接的に検出する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、アブソリュート型のエンコーダを回転位置検出手段として用い、マニュアルシャフト５１の回転位置を直接または間接的に検出することとしてもよい。

本発明によるシフトバイワイヤシステムは、無段変速機（ＣＶＴ）、およびＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの４ポジションを切り替えるＨＶ（ハイブリッド車）の自動変速機（Ａ／Ｔ）等のレンジ切替に用いることもできる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

３ ・・・・シフトバイワイヤシステム
１３ ・・・ＳＢＷ−ＥＣＵ（目標レンジ決定手段、レンジ切替手段、回転位置検出手段、レンジ判定手段、判定禁止手段）
３２ ・・・モータ部
３４ ・・・エンコーダ（回転位置検出手段）
３９ ・・・出力軸
４５ ・・・レンジセレクタ（シフト選択手段）
５１ ・・・マニュアルシャフト
５２ ・・・ディテントプレート
５３ ・・・ディテントローラ（規制部）
５５ ・・・ディテントスプリング
６１、６２、６３、６４ ・・・凹部

Claims (2)

1. 車両の運転者により操作されるシフト選択手段からの信号に応じてレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムであって、
   モータ部と、
   前記モータ部の回転が出力される出力軸に接続されるマニュアルシャフトと、
   複数の凹部を有し、前記マニュアルシャフトと一体に設けられることで前記モータ部により回転駆動されるディテントプレートと、
   規制部を有し、前記規制部を前記凹部の凹み方向へ付勢し、前記規制部が複数の前記凹部のいずれかに嵌り込むことで前記ディテントプレートの回転を規制することにより前記レンジを所定のレンジに保持可能なディテントスプリングと、
   前記シフト選択手段からの信号に基づき目標レンジを決定する目標レンジ決定手段と、
   前記目標レンジ決定手段により決定した前記目標レンジとなるよう前記レンジを切り替えるレンジ切替手段と、
   前記マニュアルシャフトの回転位置を直接または間接的に検出する回転位置検出手段と、
   前記回転位置検出手段により検出した前記マニュアルシャフトの回転位置に基づき、実際のレンジである実レンジを判定するレンジ判定手段と、
   前記レンジ切替手段により前記モータ部が目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、所定の期間であるレンジ判定禁止時間が経過するまで、前記レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止する判定禁止手段と、を備え、
   前記判定禁止手段は、前記レンジ切替手段により前記モータ部が前記目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、前記モータ部が前記目標回転位置に到達するまで、前記レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止することを特徴とするシフトバイワイヤシステム。
2. 前記判定禁止手段は、前記レンジ切替手段により前記ロータが前記目標回転位置に向けて回転駆動を開始してから、前記モータ部が前記目標回転位置に到達後、所定の期間である待機時間がさらに経過するまで、前記レンジ判定手段による実レンジの判定を禁止することを特徴とする請求項１に記載のシフトバイワイヤシステム。

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